Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (рд 03-409-01)

Вид материала

Документы

Содержание Оценка агрегатного состояния ТВС Расчет параметров поражения при взрыве ТВС Детонация газовых и гетерогенных ТВС Параметры падающей ударной волны Оценка вероятности повреждений промышленных зданий Жилые и промышленные здания Сооружения и сети коммунального хозяйства, энергетики, связи

Подобный материал:

• Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (рд 03-409-01), 414.51kb.
• Методика оценки последствий аварии на пожаро-взрывоопасных объектах методика оценки, 277.65kb.
• Методика оценки последствий аварии на пожаро-взрывоопасных объектах методика оценки, 290.23kb.
• Методика поверки руководитель научно-исследовательского отдела госэталонов в области, 266kb.
• Методика оценки последствий лесных пожаров москва 1994 Аннотация Методика предназначена, 267.68kb.
• Методика прогнозирования и оценки медицинских последствий аварий на взрыво- и пожароопасных, 356.62kb.
• Приказ от 14 декабря 2007 г. N 859 об утверждении и введении в действие методических, 1639.2kb.
• Микропроцессорная релейная защита воздушных линий электропередачи напряжением, 28.04kb.
• Российские сми о мчс мониторинг за 30 января 2012, 2731.53kb.
• Методика оценки экономической, бюджетной и социальной эффективности оценка экономической, 140.87kb.

Оценка агрегатного состояния ТВС


Оценка агрегатного состояния ТВС: смесь гетерогенная, если более 50% топлива содержится в облаке в виде капель, в противном случае ТВС считается газовой.


Расчет параметров поражения при взрыве ТВС


Рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление ∆Р и импульс волны давления I в зависимости от расстояния до центра облака.


Детонация газовых и гетерогенных ТВС


Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака при его детонации предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению

R_x=R/(E/P₀)^1/3 (7)

Далее рассчитываются безразмерное давление Р_x и безразмерный импульс фазы сжатия I_х.

В случае детонации облака газовой ТВС расчет проводится по формулам

ln(Р_x)=-1,124 – 1.66 ln(R_x) + 0,26( ln(R_x))² (8)

ln(I_х)=-3,4217 – 0,898 ln(R_x) – 0,0096 ( ln(R_x))² (9)

Зависимости (8) и (9) справедливы для значений 0,2_x<24. В случае Rx<0,2 принимается Рx=18, а в выражение (9) подставляется значение Rx=0,142.

В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет проводится по формулам

Р_x=0,125/ R_x + 0,137/ R_x² + 0,023/ R_x³ (10)

I_х=0,022/ R_x (11)

Зависимости (10) и (11) справедливы для значений 0,25_x. В случае Rx<0,25 принимается Рx=18, а величина I_х =0,16.


Дефлаграция газовых и гетерогенных ТВС


В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы воздушной ударной волны, добавляются скорость видимого фронта пламени (V_г) и степень расширения продуктов сгорания (σ). Для газовых смесей σ=7, для гетерогенных - σ=4.

Безразмерное давление Р_x и безразмерный импульс фазы сжатия I_х определяются по соотношениям

Р_x1=( V_г/C₀)²((σ-1) /σ)(0,83/R_x – 0,14/ R_x²) (12)

I_х1=( V_г/C₀) ((σ-1) /σ)(1-0,4(σ-1) V_г/σC₀)(0,06/ R_x + 0,01/ R_x²- 0,0025/ R_x³) (13)

Зависимости (12) и (13) справедливы для значений 0,34_x. В случае Rx<0,34 в эти соотношения подставляется величина Rx=0,34.

Затем вычисляются величины Р_x2 и I_х2, которые соответствуют режиму детонации газовой смеси и рассчитываются по соотношениям (8), (9), а для детонации гетерогенной смеси – по соотношениям (10), (11). Окончательные значения Р_x и I_х выбираются из условий

Р_x=min(Р_x1, Р_x2); I_х=min(I_х1, I_х2) (14)

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины

∆Р= Р_x·Р₀; I= I_х·( Р₀)^2/3Е^1/3/С₀ (15)


Определение дополнительных характеристик взрыва облака ТВС

при его детонации


Характерный профиль ударной волны при взрыве ТВС показан на рис.1.



Рис.1- Характерный профиль ударной волны.


Параметры падающей ударной волны


Параметры падающей ударной волны при детонации газовой смеси рассчитываются по следующим соотношениям при

λ=100·R/ Е^1/3 (λ≤51,6). (16)

Амплитуда фазы сжатия

ln(∆Р₊/Р₀)=0,299 – 2,058· lnλ + 0,26·( lnλ)² (17)

Амплитуда фазы разряжения

ln(∆Р_-/Р₀)=- 1,46 – 1,402· lnλ + 0,079·( lnλ)² (18)

Длительность фазы сжатия

ln(10⁵·τ₊/Е^1/3)=0,106 + 0,448· lnλ – 0,026·( lnλ)² (19)

Длительность фазы разряжения

ln(10⁵·τ_-/Е^1/3)=1,299 + 0,412· lnλ – 0,079·( lnλ)² (20)

Импульс фазы сжатия

ln(10⁵·I₊/Е^1/3)=-0,843 + 0,932· lnλ – 0,037·( lnλ)² (21)

Импульс фазы разряжения

ln(10⁵·I_-/Е^1/3)=-0,873 + 1,25· lnλ – 0,132·( lnλ)² (22)

Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в наиболее опасном случае детонации газовой смеси описывается соотношением

∆Р(t,λ)= ∆Р₊·(sin(π·(t- τ₊)/ τ_-)/sin(-π· τ₊/ τ_-))·exp(-K_i·t/ τ₊) (23)

Декремент затухания в падающей волне рассчитывается по формуле

K_i=0,889 – 0,356· lnλ + 0,105·( lnλ)² (24)


Параметры отраженной ударной волны


Для расчета параметров отраженной волны при ее нормальном падении на преграду используются следующие соотношения.

Амплитуда отраженной волны давления

ln(∆Р_r+/Р₀)=1,264 – 2,056· lnλ + 0,211·( lnλ)² (25)

Амплитуда отраженной волны разряжения

ln(∆Р_r-/Р₀)=- 0,673 – 1,043· lnλ + 0,25·( lnλ)² (26)

Длительность отраженной волны давления

ln(10⁵·τ_r+/Е^1/3)=-0,109 + 0,983· lnλ – 0,23·( lnλ)² (27)

Длительность отраженной волны разряжения

ln(10⁵·τ_r-/Е^1/3)=1,265 + 0,857· lnλ – 0,192·( lnλ)² (28)

Импульс отраженной волны давления

ln(10⁵·I_r+/Е^1/3)=-0,07 – 1,033· lnλ + 0,045·( lnλ)² (29)

Импульс отраженной волны разряжения

ln(10⁵·I_r-/Е^1/3)=-0,052 - 0,462· lnλ – 0,27·( lnλ)² (30)

Общее время действия отраженных волн на мишень

ln(10⁵·(τ_r+ + τ_r-) /Е^1/3)=14979 + 0,908· lnλ – 0,404·( lnλ)² (31)

Форма отраженной волны с описанием фаз сжатия и разрежения описывается соотношением

∆Р_r(t,λ)= ∆Р _r+ ·(sin(π·(t- τ_r+)/ τ_r-)/sin(-π· τ_r+/ τ_r-))·exp(-K_r·t/ τ_r+) (32)

Декремент затухания в отраженной волне рассчитывается по формуле

K_r=0,978 – 0,554· lnλ + 0,26·( lnλ)² (33)


ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ


При взрывах ТВС существенную роль играют такие поражающие факторы, как длительность действия ударной волны, и связанный с ней параметр импульс взрыва. Реальное деление плоскости факторов поражения на диаграмме импульс – давление на две части (внутри – область разрушения, вне – область устойчивости) не имеет четкой границы. Вероятность поражения нарастает от 0 до 100% при приближении параметров волны к границе опасной зоны. Эта типичная особенность диаграмм поражения (рис.2) может быть отражена представлением вероятности достижения того или иного уровня ущерба с помощью пробит – функции - Рr_i.


I_, кПас

6

4


2

1 2 3


1





0,6



0,4






0,2


0,1




2 4 6 10 20 40 10² 2·10² 3·10²

P, кПа


Рис.2. Р- I диаграмма для оценки уровня разрушения промышленных зданий:

1 – граница минимальных разрушений; 2 – граница значительных повреждений; 3 - разрушение зданий (50÷79% стен разрушено).

Оценка поражающего действия ударной волны на различные объекты может быть проведена по данным табл.6 [5].

Оценка радиусов зон различной степени поражения ударной волной людей и повреждений промышленных зданий в соответствии с табл.1 осуществляется путем определения расстояния от эпицентра аварии (центра облака ТВС), на котором избыточное давление ударной волны соответствует определенному уровню поражения.

Необходимо отметить, что достаточно часто в связи с небольшим энергетическим потенциалом ТВС избыточное давление ударной волны невелико. В этих случаях за величину зоны смертельного поражения человека можно принимать радиус облака ТВС, который можно определить по величине объема облака ТВС – уравнение (5).


Оценка вероятности повреждений промышленных зданий

от взрыва облака ТВС

Вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса оценивается по соотношению

(26)

Фактор V₁ рассчитывается с учетом перепада давления в волне и импульса статического давления по формуле

(27)

В табл.6 представлены возможные результаты воздействия УВВ на различные объекты.

Таблица 6 - Оценка поражающего действия УВВ на объекты по давлению

Объект	Давление, кПа, соответствующее степени разрушения
	полное	сильное	среднее	слабое
Жилые и промышленные здания
Кирпичные многоэтажные Кирпичные малоэтажные Деревянные Промышленные здания с тяжелым металлическим и железобетонным каркасом Промышленные здания бескаркасной конструкции и легким металлическим каркасом	30 – 40 35 - 45 20 – 30 60 – 100 60 - 80	20 – 30 25 – 35 12 - 20 50 – 60 40 - 50	10 – 20 15 – 25 8 - 12 40 – 50 30 - 40	8 – 10 8 – 15 6 - 8 20 – 40 20 - 30
Сооружения и сети коммунального хозяйства, энергетики, связи
Тепловые электростанции Котельные Подземные сети (водопровод, канализация, газ) Трубопроводы наземные Трубопроводы на эстакадах	25 – 40 35 - 45 1500 130 40 – 50	20 – 25 25 – 35 1000 - 1500 50 30 – 40	15 – 20 15 – 25 600 - 1000 20 20 – 30	10 – 15 10 – 15 400 - 600 - -